(57)【要約】【課題】光学系の焦点状態の検出に要する時間を短縮することができるレンズ鏡筒を提供すること。【解決手段】焦点調節光学系３２を有する光学系と、焦点調節光学系３２を光軸方向に駆動させる駆動部３６と、所定のスキャン開始位置を目標停止位置として焦点調節光学系３２を駆動させる初期駆動、光学系の焦点状態の検出を実行しながら、焦点調節光学系３２の駆動を行なうスキャン駆動、および合焦位置を目標停止位置として焦点調節光学系３２を駆動させる合焦駆動のうちいずれかの駆動方式による駆動を、焦点調節光学系に実行させるための駆動信号を、カメラボディから受信する受信部と、駆動信号に基づいて、駆動部による焦点調節光学系３２の駆動を制御する制御部３７と、を備え、制御部３７は、初期駆動おける焦点調節光学系３２の停止制御と、合焦駆動における焦点調節光学系３２の停止制御とを異ならせることを特徴とするレンズ鏡筒。【選択図】  図１
2013064817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節光学系を有する光学系と、
前記焦点調節光学系を光軸方向に駆動させる駆動部と、
所定のスキャン開始位置を目標停止位置として前記焦点調節光学系を駆動させる初期駆動、前記光学系の焦点状態の検出を実行しながら、前記焦点調節光学系の駆動を行なうスキャン駆動、および合焦位置を目標停止位置として前記焦点調節光学系を駆動させる合焦駆動のうちいずれかの駆動方式による駆動を、前記焦点調節光学系に実行させるための駆動信号を、カメラボディから受信する受信部と、
前記駆動信号に基づいて、前記駆動部による前記焦点調節光学系の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記初期駆動おける前記焦点調節光学系の停止制御と、前記合焦駆動における前記焦点調節光学系の停止制御とを異ならせることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記初期駆動における前記焦点調節光学系の停止動作を開始する位置を、前記合焦駆動における前記焦点調節光学系の停止動作を開始する位置と比較して、目標停止位置に近い位置として、前記焦点調節光学系の停止制御を行うことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記初期駆動における前記焦点調節光学系の停止動作における速度変化率を、前記合焦駆動における前記焦点調節光学系の停止動作における速度変化率よりも大きくして、前記焦点調節光学系の停止制御を行うことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ鏡筒において、
前記制御部は、前記駆動部に前記初期駆動を行わせる際に、前記焦点調節光学系が目標停止位置に到達してから、前記焦点調節光学系の停止動作を開始するように、前記焦点調節光学系の停止制御を行うことを特徴とする前記レンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焦点調節光学系を所定のスキャン開始位置まで駆動させる初期駆動を実行した後に、該スキャン開始位置から、光学系の焦点状態の検出を行いながら、前記焦点調節光学系を駆動させるスキャン駆動を実行し、スキャン駆動により合焦位置が検出された場合に、検出された合焦位置に、焦点調節光学系を駆動させる合焦駆動を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３１０２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、初期駆動において、焦点調節光学系を目標停止位置であるスキャン開始位置に停止させる際にも、合焦駆動において焦点調節光学系を合焦位置に停止させる際と同様に、目標停止位置から比較的遠い位置から、焦点調節光学系を比較的ゆっくりと駆動させて、焦点調節光学系を目標停止位置に停止させる制御が行われるため、初期駆動に時間がかかってしまい、その結果、光学系の焦点状態の検出に時間がかかってしまう場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点状態の検出に要する時間を短縮することができるレンズ鏡筒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]本発明に係るレンズ鏡筒は、焦点調節光学系（３２）を有する光学系と、前記焦点調節光学系を光軸方向に駆動させる駆動部（３６）と、所定のスキャン開始位置を目標停止位置として前記焦点調節光学系を駆動させる初期駆動、前記光学系の焦点状態の検出を実行しながら、前記焦点調節光学系の駆動を行なうスキャン駆動、および合焦位置を目標停止位置として前記焦点調節光学系を駆動させる合焦駆動のうちいずれかの駆動方式による駆動を、前記焦点調節光学系に実行させるための駆動信号を、カメラボディ（２）から受信する受信部（３７）と、前記駆動信号に基づいて、前記駆動部による前記焦点調節光学系の駆動を制御する制御部（３７）と、を備え、前記制御部は、前記初期駆動おける前記焦点調節光学系の停止制御と、前記合焦駆動における前記焦点調節光学系の停止制御とを異ならせることを特徴とする。
【０００８】
[２]上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（３７）は、前記初期駆動における前記焦点調節光学系（３２）の停止動作を開始する位置を、前記合焦駆動における前記焦点調節光学系の停止動作を開始する位置と比較して、目標停止位置に近い位置として、前記焦点調節光学系の停止制御を行うように構成することができる。
【０００９】
[３]上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（３７）は、前記初期駆動における前記焦点調節光学系（３２）の停止動作における速度変化率を、前記合焦駆動における前記焦点調節光学系の停止動作における速度変化率よりも大きくして、前記焦点調節光学系の停止制御を行うように構成することができる。
【００１０】
[４]上記レンズ鏡筒に係る発明において、前記制御部（３７）は、前記駆動部（３２）に前記初期駆動を行わせる際に、前記焦点調節光学系（３２）が目標停止位置に到達してから、前記焦点調節光学系の停止動作を開始するように、前記焦点調節光学系の停止制御を行うように構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学系の焦点状態に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は、コントラスト検出方式による焦点検出方法の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、初期駆動および合焦駆動におけるフォーカスレンズの停止制御を説明するための図である。
【図１２】図１２は、初期駆動および合焦駆動におけるフォーカスレンズの停止制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１５】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１６】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００１７】
このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００１８】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００１９】
フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２０】
本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２１】
フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。
【００２２】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２３】
また、レンズ制御部３７は、フォーカスレンズ３２を駆動させるための駆動信号を、カメラ制御部２１から受信し、受信した駆動信号に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動制御を行う。なお、レンズ制御部３７による、フォーカスレンズ３２の駆動制御については、後述する。
【００２４】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２５】
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
【００２６】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００２７】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
【００２８】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００２９】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３０】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部分を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３１】
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３２】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３３】
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３４】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３５】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリアとして選択することもできる。
【００３６】
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００３７】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
【００３８】
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００３９】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４０】
図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４１】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４２】
なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００４３】
また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００４４】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４５】
図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４６】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４７】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
【００４８】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００４９】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５０】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。
【００５１】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に駆動信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５２】
ここで、図９は、コントラスト検出方式による焦点検出方法の一例を説明するための図である。図９に示す例では、フォーカスレンズ３２が、図９に示すＰ０に位置しており、まず、Ｐ０から、所定のスキャン開始位置（図９中、Ｐ１の位置）まで、フォーカスレンズ３２を駆動させる初期駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２を、スキャン開始位置から（図９中、Ｐ１の位置）、無限遠側から至近側に向けて駆動させながら、所定間隔で、コントラスト検出方式による焦点評価値の取得を行うスキャン駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２を、図９に示すＰ２の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（図９中、Ｐ３の位置）が合焦位置として検出され、検出された合焦位置（図９中、Ｐ３の位置）まで、フォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動が行われる。
【００５３】
次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図１０は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。
【００５４】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１によるスルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の出力の読み出しが行なわれ、読み出した画像信号に基づいて、スルー画像が生成される。そして、カメラ制御部２１により生成されたスルー画像は、液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体像を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５５】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否かの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合は、ステップＳ１０３に進み、一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、ステップＳ１０１に戻り、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、所定の間隔で、スルー画像の表示が繰り返し行われる。
【００５６】
そして、シャッターレリーズボタンの半押しが行われると、ステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０３において、フォーカスレンズ３２の初期駆動が開始される。具体的には、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７に対して、初期駆動を開始させるための駆動信号が送信され、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２を所定のスキャン開始位置まで駆動させる初期駆動が開始される。なお、スキャン開始位置は、特に限定されず、たとえば、フォーカスレンズ３２の現在のレンズ位置近傍に合焦位置が存在する場合に、該合焦位置を必要最小限の焦点評価値の数で検出することができる位置を、スキャン開始位置として設定することができる。また、たとえば、至近端、無限遠端、あるいは、撮影シーンによって決定される位置を、スキャン開始位置として設定することもできる。
【００５７】
そして、ステップＳ１０３で初期駆動が開始されると、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０４で、レンズ制御部３７により、フォーカスレンズ３２が、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１に到達したか否かの判断が行われる。ここで、停止制御開始位置Ｐｓｔ１は、初期駆動において、フォーカスレンズ３２の駆動を停止するための停止制御が開始されるレンズ位置であり、本実施形態では、初期駆動に要する時間を短縮するために、後述する合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２よりも目標停止位置に近い位置に設定される。フォーカスレンズ３２が、停止制御開始位置Ｐｓｔ１に到達していないと判断された場合には、ステップＳ１０４で待機したまま、フォーカスレンズ３２が停止制御開始位置Ｐｓｔ１に到達したか否かの判断が繰り返し行われ、フォーカスレンズ３２が停止制御開始位置Ｐｓｔ１に到達したと判断された場合に、ステップＳ１０５に進み、レンズ制御部３７により、フォーカスレンズ３２の駆動を停止するための停止制御が開始される。
【００５８】
ここで、図１１は、初期駆動および合焦駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止制御を説明するためのグラフであり、横軸は時間を、縦軸は、駆動開始時のフォーカスレンズ３２のレンズ位置を０とした場合における、フォーカスレンズ３２のレンズ位置の変位量を示している。
【００５９】
たとえば、図１１に示すように、初期駆動において、フォーカスレンズ３２を、現在のレンズ位置Ｐ０から、目標停止位置Ｐｔｒｇであるスキャン開始位置まで駆動させる場合、レンズ制御部３７は、フォーカスレンズ３２を、現在のレンズ位置Ｐ０から目標停止位置Ｐｔｒｇであるスキャン開始位置に向かって駆動させながら、フォーカスレンズ３２が、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１まで到達したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。そして、図１１に示す例では、時刻ｔ２において、フォーカスレンズ３２が、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１に到達するため、時刻ｔ２から、フォーカスレンズ３２の停止制御が開始され（ステップＳ１０５）、これにより、フォーカスレンズ３２の駆動速度が次第に減速し、時刻ｔ３において、目標停止位置Ｐｔｒｇであるスキャン開始位置で、フォーカスレンズ３２が停止する。
【００６０】
そして、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の停止制御により、フォーカスレンズ３２が停止したか否かの判断が行われ、フォーカスレンズ３２が、まだ駆動している場合には、フォーカスレンズ３２が停止するまで、ステップＳ１０６で待機し、フォーカスレンズ３２が停止した場合には、スキャン駆動を行うために、ステップＳ１０７に進む。
【００６１】
ステップＳ１０７では、初期駆動が終了したため、光学系の焦点状態の検出を行いながら、フォーカスレンズ３２を駆動させるスキャン駆動が開始される。具体的には、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７に、スキャン駆動を行わせるための駆動信号が送信され、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動が開始される。また、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画像信号を読み出し、読み出した画像信号に基づいて、焦点評価値の算出を繰り返し行い、算出した複数の焦点評価値に基づいて、焦点評価値がピークとなるレンズ位置を合焦位置として検出する、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。
【００６２】
そして、ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、スキャン駆動により、合焦位置が検出できたか否かの判定が行なわれ、合焦位置が検出できた場合には、合焦駆動を行うために、ステップＳ１１２に進み、一方、合焦位置が検出できなかった場合には、ステップＳ１０９に進む。
【００６３】
ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、スキャン駆動を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン駆動が行なわれていない場合には、ステップＳ１０８に戻り、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、コントラスト検出方式により合焦位置を検出する処理が継続して行われる。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン駆動が完了している場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１１０に進み、スキャン駆動が終了された後、ステップＳ１１１で、合焦不能表示が行われる。なお、合焦不能表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。
【００６４】
一方、ステップＳ１０８で合焦位置が検出できたと判断された場合には、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動が開始される。具体的には、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７に対して、合焦駆動を開始するための駆動信号が送信され、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２を合焦位置に駆動させる合焦駆動が開始される。
【００６５】
そして、ステップＳ１１３では、レンズ制御部３７により、フォーカスレンズ３２が、合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２に到達したか否かの判断が行われる。ここで、停止制御開始位置Ｐｓｔ２は、合焦駆動において、フォーカスレンズ３２の駆動を停止するための停止制御を開始するレンズ位置であり、停止制御開始位置Ｐｓｔ２からフォーカスレンズ３２の停止制御を開始した場合に、フォーカスレンズ３２を正確に合焦位置に停止させることができるような位置に設定することができる。
【００６６】
ステップＳ１１３で、フォーカスレンズ３２が、停止制御開始位置Ｐｓｔ２に到達していないと判断された場合には、ステップＳ１１３で待機したまま、フォーカスレンズ３２が停止制御開始位置Ｐｓｔ２に到達したか否かの判断が繰り返し行われ、フォーカスレンズ３２が停止制御開始位置Ｐｓｔ２に到達したと判断された場合に、ステップＳ１１４に進み、レンズ制御部３７により、フォーカスレンズ３２の駆動を停止するための停止制御が開始される。
【００６７】
たとえば、図１１に示すように、合焦駆動において、フォーカスレンズ３２を、現在のレンズ位置Ｐ０から、目標停止位置Ｐｔｒｇである合焦位置まで駆動させる場合、レンズ制御部３７は、フォーカスレンズ３２を、目標停止位置Ｐｔｒｇである合焦位置に向かって駆動させながら、フォーカスレンズ３２が、合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２まで到達したか否かを判断する（ステップＳ１１３）。そして、図１１に示す例では、時刻ｔ１において、フォーカスレンズ３２が、合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２に到達するため、時刻ｔ１から、フォーカスレンズ３２の停止制御が開始され（ステップＳ１１４）、これにより、フォーカスレンズ３２の駆動速度が次第に減速し、時刻ｔ４で、目標停止位置Ｐｔｒｇである合焦位置に、フォーカスレンズ３２が停止する。
【００６８】
このように、本実施形態では、初期駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止制御と、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止制御とが異なる態様で行われる。すなわち、図１１に示すように、初期駆動においては、初期駆動に要する時間を短縮することを優先して、合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２よりも、目標停止位置Ｐｔｒｇに近い停止制御開始位置Ｐｓｔ１で、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始する。また、初期駆動においては、フォーカスレンズ３２の停止制御による、フォーカスレンズ３２の駆動速度の速度変化率が、合焦駆動における駆動速度の速度変化率よりも大きくなるように、フォーカスレンズ３２の停止制御が行われる。すなわち、初期駆動においては、初期駆動に要する時間を短縮するために、フォーカスレンズ３２が目標停止位置Ｐｔｒｇに近い位置となるまで、フォーカスレンズ３２を減速させずに速い速度のまま駆動させ、フォーカスレンズ３２が目標停止位置Ｐｔｒｇに近い位置となった場合に、フォーカスレンズ３２を急速に減速させて、フォーカスレンズ３２を停止する。
【００６９】
一方、合焦駆動においては、フォーカスレンズ３２を合焦位置に正確に駆動させることを優先して、図１１に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１よりも前の停止制御開始位置Ｐｓｔ２から、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始する。また、合焦駆動においては、フォーカスレンズ３２の駆動速度の速度変化率を、初期駆動における駆動速度の速度変化率よりも小さくして、フォーカスレンズ３２の停止制御が行われる。すなわち、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止制御では、フォーカスレンズ３２を合焦位置に正確に駆動させるために、フォーカスレンズ３２の停止制御を初期駆動よりも早いタイミングから開始し、初期駆動よりも時間をかけて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。
【００７０】
そして、ステップＳ１１５では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の停止制御により、フォーカスレンズ３２が停止したか否かの判断が行われ、フォーカスレンズ３２が、まだ駆動している場合には、フォーカスレンズ３２が停止するまで、ステップＳ１１５で待機し、フォーカスレンズ３２が停止した場合には、ステップＳ１１６に進み、合焦表示が行なわれる。なお、合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。また、合焦表示を行なう際には、合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係るカメラ１の動作が実行される。
【００７２】
このように、本実施形態では、初期駆動においては、図１１に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１が、合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２と比較して、目標停止位置Ｐｔｒｇに近い位置となるように、フォーカスレンズ３２の停止制御が開始される。また、初期駆動においては、フォーカスレンズ３２の停止動作における速度変化率が、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止動作における速度変化率よりも大きくなるように、フォーカスレンズ３２の停止制御が行われる。これにより、初期駆動においては、合焦駆動と比べて、フォーカスレンズ３２が目標停止位置Ｐｔｒｇに近くに到達するまで、フォーカスレンズ３２の駆動速度を減速させないで速い速度のまま駆動し、フォーカスレンズ３２が目標停止位置Ｐｔｒｇに近くなってから、フォーカスレンズ３２を急速に減速させることができるため、初期駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止制御を、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３２の停止制御と同様の方法で行う場合と比べて、初期駆動に要する時間を短縮することができ、その結果、焦点検出に要する時間を短縮することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、合焦駆動においては、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１と比べて、目標停止位置Ｐｔｒｇから遠い停止制御開始位置Ｐｓｔ２から、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始し、また、フォーカスレンズ３２の駆動速度の速度変化率が、初期駆動における駆動速度の速度変化率よりも小さくなるように、フォーカスレンズ３２の停止制御を行う。これにより、合焦駆動においては、初期駆動と比べて、フォーカスレンズ３２をより正確に合焦位置まで駆動させることができ、その結果、被写体にピントの合った画像を適切に撮像することができる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、レンズ制御部３７が、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始するか否を独自に判断して、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始することで、レンズ制御部３７が、カメラ制御部２１からの制御信号を受信して、受信した制御信号に基づいて、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始する場合と比べて、フォーカスレンズ３２のレンズ位置に応じた、フォーカスレンズ３２の停止制御を迅速に開始することができ、これにより、フォーカスレンズ３２の停止制御において、フォーカスレンズ３２が、目標停止位置Ｐｔｒｇから大きく離れてしまうことを有効に防止することができる。
【００７５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７６】
たとえば、上述した実施形態では、図１１に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１を、合焦駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ２と比較して、目標停止位置Ｐｔｒｇに近い位置となるように、フォーカスレンズ３２の停止制御を行う構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図１２に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１を目標停止位置Ｐｔｒｇに設定し、フォーカスレンズ３２が、目標停止位置Ｐｔｒｇに到達してから、フォーカスレンズ３２の停止駆動を行う構成としてもよい。たとえば、図１２に示す例では、時刻ｔ５まで、フォーカスレンズ３２の駆動速度を減速せずに、フォーカスレンズ３２を目標停止位置Ｐｔｒｇまで駆動させ、時刻ｔ５で、フォーカスレンズ３２が、初期駆動における停止制御開始位置Ｐｓｔ１（＝目標停止位置Ｐｔｒｇ）に到達してから、フォーカスレンズ３２の停止制御を開始することで（ステップＳ１０５）、時刻ｔ６で、フォーカスレンズ３２が停止する。
【００７７】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【図１】
2013064817.tif 000003
【図２】
2013064817.tif 000004
【図３】
2013064817.tif 000005
【図４】
2013064817.tif 000006
【図５】
2013064817.tif 000007
【図６】
2013064817.tif 000008
【図７】
2013064817.tif 000009
【図８】
2013064817.tif 000010
【図９】
2013064817.tif 000011
【図１０】
2013064817.tif 000012
【図１１】
2013064817.tif 000013
【図１２】
2013064817.tif 000014